В последние 30 лет разговоры о радиации ведутся постоянно, но не все, на самом деле, понимают, что это такое, почему и как появляется. Портал Ecoidea.by решил помочь читателям разобраться в вопросах, ответы на которые стоит знать каждому, кто говорит или пишет о радиации.
Что представляет собой радиация? Как и в каких дозах она влияет на человека? Можно ли облучиться в повседневной жизни? В этом тексте мы простым языком постарались объяснить основную важную информацию о радиации.
Что такое радиация, как она появляется и как «работает»?
Ядра некоторых атомов химических элементов бывают нестабильными, то есть склонными распадаться. Так происходит, когда в ядре атома нарушен баланс электронов (+) и протонов (-). В нормальном состоянии их в ядре одинаковое количество, поэтому стабильный атом имеет нейтральный заряд. При неустойчивом состоянии атома его «лишние» части (протоны, нейтроны, электроны) самопроизвольно, без внешнего воздействия, выбрасываются из ядра. Оставшийся без излучившейся части атом превращается в другой атом, так как его формула меняется. Соответственно, превращение атома в другой атом значит, что один химический элемент превращается в другой химический элемент. Этот процесс называется радиоактивным распадом, а излучение, которое испускается при этом – радиацией (её ещё называют ионизирующим или радиоактивным излучением). Способность атома химического элемента распадаться с образованием излучения – это радиоактивность.
Пример ядерной реакции: из радона (Rn) самопроизвольно испускается ядро атома гелия (Не). В соответствии с законом сохранения массы и заряда, масса исходного вещества должны быть равна сумме масс элементов, получившихся в результате реакции. Оставшаяся у радона масса атома (верхний индекс) и заряд ядра (нижний индекс) определяют, какой именно элемент получится при этой реакции. Из таблицы Менделеева узнаём, что 84 – заряд ядра полония. Таким образом, выясняем, что радон (Rn) в результате альфа-распада превращается в полоний (Po).
В нашем примере альфа-распада радон-222 будет являться радионуклидом (радиоактивным изотопом) – нестабильной версией химического элемента.
Чаще всего, когда говорят о радиации, имеют в виду именно ионизирующее излучение – способное превращать нейтральные частицы в электрически заряженные. Хотя, например, солнечный свет – это тоже радиация, он – неонизирующее излучение, то есть не способен придать электрический заряд нейтральным частицам. Поэтому под словом «радиация» мы будем иметь в виду только ионизирующее излучение.
Радиация бывает нескольких видов: альфа-, бета- и гамма-излучение. Один радионуклид может испускать сразу несколько видов радиации.
При альфа-распаде (пример такой реакции был дан выше) из ядра атома химического элемента вырывается ядро атома гелия (альфа-частица). При бета-распаде – поток электронов (бета-частиц), которые летят со скоростью, сравнимой со скоростью света. При гамма-излучении ядро испускает электромагнитные волны с частотой большей, чем у рентгеновского излучения. Для того, чтобы ядро излучало гамма-частицы, оно должно быть в возбуждённом состоянии, то есть ему нужно сначала передать энергию. И тогда, переходя в обычное состояние, оно будет излучать поток фотонов (гамма-частиц).
При излучении альфа-, бета- и гамма-частицы на огромной скорости сталкиваются с материей, проникают в неё, и начинают взаимодействовать с её атомами и молекулами, изменяя их. Энергия излучения передаётся атомам и молекулам материи, превращая их в заряженные частицы – ионы. Когда много радиоактивных частиц попадает в организм, они начинают разрушать его молекулы.
Проникающая способность (её можно в каком-то смысле сравнить с пробивной силой пули) различных видов радиации разная. Альфа-частицы обладают небольшой проникающей способностью и не могут «пробить» даже кожу человека, лист бумаги или одежду. Бета-частицы немного «сильнее», преградой для них может быть тонкий слой металла. Эти преграды поглотят радиоактивные частицы, поэтому вреда человеку не будет. Если, конечно, источник излучения находится снаружи. Попасть в организм человека они могут другими путями: при вдыхании радиоактивной пыли, питье заражённой воды или через поврежденную кожу. Когда частицы попадают внутрь организма, они становятся внутренним источником облучения организма и начинают сильно влиять на клетки.
Когда частицы попадают внутрь организма, они становятся внутренним источником облучения
Альфа- и бета-частицы очень сильно взаимодействуют с веществом, поэтому даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток.
От гамма-излучения очень сложно защититься. Оно обладает большой проникающей способностью, буквально пронизывает человека насквозь. Для защиты от него недостаточно простой одежды, медицинских масок и перчаток, для защиты сгодятся только материалы очень высокой плотности, через которые гамма-излучение не пройдёт: свинцовая стена толщиной несколько десятков сантиметров или бетонная стена толщиной несколько метров.
Радиация появилась у нас после Чернобыля?
Нет, она существовала на Земле всегда. Следует знать, что радиация возникает не только при авариях в атомных реакторах или от работающих приборов, которые создали люди (реакторов, ускорителей, рентгеновского оборудования и т.п.). Есть ещё естественная радиация – та, которая существует в природе. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого её рождения, задолго до появления на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли.
Естественная радиация присутствует буквально повсюду. В большинстве своём её источниками являются природные радиоактивные вещества, окружающие нас и находящиеся внутри нас, – около 73 процентов. Примерно 13 процентов связано с медицинскими процедурами (например, рентгеноскопия), а 14 процентов приходит извне в виде космических лучей. Каждый год человек из всех источников получает дозу радиации в размере примерно 3 миллизиверта (мЗв). [1]
Земная радиация обусловлена в основном естественным распадом радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре, – это калий-40 и члены двух радиоактивных семейств – урана-238 и тория-232. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест планеты и зависят от концентрации радионуклидов в земной коре.
Даже человек слегка радиоактивен: в тканях нашего тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причём не существует способа от них избавиться.
То есть облучиться можно, не попадая в чернобыльскую зону?
Да, некоторую дозу можно получить, не выходя из дома. Во-первых, от строительных материалов, во-вторых, от газа радона, в-третьих, от приборов и других самых неожиданных вещей.
Основную дозу радиации современный человек получает в помещениях, ведь за закрытыми дверями мы проводим до 80 процентов времени. Хотя здания защищают от излучений извне, в строительных материалах, из которых они построены, содержится природная радиация.
Так как некоторые стройматериалы помещений делают из природных материалов, они тоже являются источниками излучения и содержат естественные радионуклиды. Эти стройматериалы – кирпич, бетон и дерево. Однако гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза. Использование промышленных отходов при изготовлении строительных материалов также может увеличить дозовую нагрузку. Сюда можно отнести металлический шлак, зольную пыль (отход сжигания угля) и прочее.
Существенный вклад в облучение человека вносит радон и продукты его распада. Это радиоактивный инертный газ, источник которого – земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другой источник радона в помещении – это сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются источником радона. Радон может поступать в дома также с водой (особенно если она подаётся из артезианских скважин), при сжигании природного газа и т.д. Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха. Как следствие, концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов обычно ниже, чем на первом этаже. Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Регулярное проветривание может снизить концентрацию радона в несколько раз. При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких. [1]
Опасно ли делать рентген и как часто его можно делать?
При рентгенорадиологических процедурах облучают определённые участки или органы человека. Однако дозы от этих процедур несравнимы с последствиями взрыва на ЧАЭС.
В Беларуси не установлены подобные средние значения, при этом в работе с радиологическими процедурами «используются принципы обоснования назначения радиологических медицинских процедур и оптимизации мер защиты пациентов». [8]
По белорусским нормам, средняя допустимая эффективная доза для населения может составлять 1 мЗв в год и 70 мЗв за период жизни (70 лет). Для персонала, работающего с источниками радиации этот показатель равен 20 мЗв в год, а за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 зиверт. Причём эти цифры не включают в себя дозы, создаваемые естественным радиационным и техногенно измененным радиационным фоном, а также дозы, получаемые пациентами при медицинском облучении. [7]
Вреден ли компьютер? Излучает ли он радиацию?
Единственной частью компьютера, в отношении которой можно говорить о радиации, являются мониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). В них рентгеновское излучение возникает на внутренней поверхности стекла экрана ЭЛТ. Дисплеев других типов (жидкокристаллических, плазменных и т.п.) это не касается. Мониторы, наряду с обычными телевизорами на ЭЛТ, можно считать слабым источником. Однако благодаря большой толщине стекла, оно же и поглощает значительную часть излучения. Все современные ЭЛТ выпускаются с условно безопасным уровнем рентгеновского излучения. [2]
Можно ли облучиться от «чернобыльца»?
Нет. После облучения человек не становится радиоактивным объектом, не начинает сам излучать радиацию. Это касается и пострадавших от аварии на ЧАЭС, и тех, кто прошёл процедуру флюорографии. Радиацию создают радиоактивные вещества или специально сконструированное оборудование. Сама же радиация, воздействуя на организм, не образует в нём радиоактивных веществ, и не превращает его в новый источник радиации. Таким образом, человек не становится радиоактивным после рентгеновского или флюорографического обследования. Рентгеновский снимок (плёнка) также не несёт в себе радиоактивности. Исключением является ситуация, при которой в организм намеренно вводятся радиоактивные препараты (например, при радиоизотопном обследовании щитовидной железы), и человек на небольшое время становится источником радиации. Однако препараты такого рода специально выбираются так, чтобы быстро терять свою радиоактивность за счёт распада, и интенсивность радиации быстро спадает.
Возможное исключение – человек может перенести радиацию вместе с радиоактивной пылью. На одежде и коже тех, кто когда-либо был в Чернобыле (это касается как эвакуированных, так и ликвидаторов аварии, а также тех, кто ездил в зону отчуждения после катастрофы), могла осесть радиоактивная пыль. Тогда некоторая часть такой радиоактивной «грязи» вместе с обычной грязью может быть передана при контакте другому человеку. В отличие от болезни, которая, передаваясь от человека к человеку, воспроизводит свою вредоносную силу и даже может привести к эпидемии, передача грязи приводит к её быстрому разбавлению до безопасных пределов. Но если человек прошёл процедуру дезактивации, радиация от него не исходит. Кроме того, невозможно представить себе человека, который в течение многих лет является мощным источником радиации и при этом сам не подвержен ее влиянию. [2]
Когда исчезнет радиация, выброшенная на Чернобыле?
Из разрушенного реактора в течение первых десяти дней после аварии было выброшено более 40 видов радионуклидов. Здоровью человека больше всего угрожали йод-131, цезий-137, стронций-90, а также плутоний-241 и его продукты распада.
Однажды попав в окружающую среду, радиация будет существовать там до тех пор, пока не произойдёт полный распад радиоактивного элемента. Скорость «разложения» элемента характеризуют периодом полураспада – это время, за которое распадается в среднем половина имеющихся радионуклидов. Но это не значит, что если радиоактивное вещество имеет период полураспада час, то через час распадётся его первая половина, а ещё через час – вторая, и это вещество распадётся полностью. Это означает, что через час его количество станет меньше первоначального в два раза, через два часа – в четыре, через три часа – в восемь раз и т.д.
В такой же пропорции будет уменьшаться и радиация, излучаемая этим веществом. У каждого радионуклида есть свой «запас» радиации. Одни изотопы выбрасывают его всего за несколько дней, примерно как пулемётчик разряжает обойму за один подход и затем выходит из игры. Другие излучают несильно, но на протяжении долгого времени – то есть тратят свою «обойму» понемногу, поэтому её хватает на долгое время. К примеру, период полураспада «чернобыльского» йода-131 – восемь суток, цезия-137 – 30 лет. Полураспад плутония-241 происходит за 14 лет, но в процессе образуется радиоактивный америций-241, период полураспада которого составляет 432 года. [3] Опаснее всего изотопы, у которых период полураспада меньше, потому что их поражающая сила больше. На пути пулемётчика лучше не стоять.
Биккерели, зиверты, герцы. В этом всём измеряется радиация?
Есть ещё кюри и рентген. Но они несут разный смысл.
Активность (число распадов в секунду) радиоактивных веществ измеряется в беккерелях (Бк) и кюри (Ки). 1 Бк = 1 распад в секунду. Так как это очень маленькая величина, чаще используются мега-, гига-, тера- и петабеккерели. 1 Ки – столько распадов ежесекундно происходит в одном грамме чистого радия – того самого, который впервые выделила Мария Склодовская-Кюри. 1 Ки = 37 миллиардов Бк.
Радиоактивность почвы и продуктов питания также измеряется в Беккерелях (Бк) и Кюри (Ки). Для продуктов питания активность указывается на килограмм, а для поверхности земли – на единицу площади.
Облучение, которое получили люди, живущие на загрязнённой территории, измеряется в Зивертах (Зв). Иногда используют также бэр (биологический эквивалент рентгена), но эта единица измерения считается устаревшей. 100 бэр = 1 Зв; 1 мбэр = 0,01 миллиЗиверт.
Уровень радиационного фона (он же мощность экспозиционной дозы или интенсивность облучения) измеряют в зивертах в секунду (Зв/с) или рентген в секунду (Р/с). Один Р/с или один Зв/с, это очень много, поэтому используют понижающие приставки: милли- и микро-.
Доза излучения, поглощённая веществом, измеряется в Греях (Гр) или радах. 1 Гр = 1 Дж/кг (один джоуль поглощенной энергии на килограмм массы). 1 Гр = 100 рад.
Как мне узнать уровень радиации в моём городе? И какой радиационный фон – нормальный?
Актуальную информацию можно найти на сайте Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды (Гидромет). Именно эта организация следит за радиационной обстановкой в стране. По всей Беларуси расположено 45 стационарных точек контроля, за показателями которых специалисты Гидромета следят круглые сутки. Кроме того, автоматически отслеживается фон ещё в четырёх точках – в зонах влияния всех АЭС, которые находятся недалеко от границ Беларуси: Смоленской в России, Чернобыльской и Ровенской в Украине и Игналинской в Литве.
Схема размещения точек, в которых проводится радиационный мониторинг http://rad.org.by/snob/radiation.html
Обо всех изменениях в фоне специалисты узнают максимум через 10 минут после их появления. Если произойдут значительные изменения, Гидромет доложит от этом в МЧС, и уже это ведомство будет сообщать населению, как поступать в сложившейся ситуации.
Например, по состоянию на 18 января 2017 года мощность дозы гамма-излучения в Минске составляет 0,10 мкЗв/ч. Повышенный уровень мощности дозы гамма-излучения, как и прежде, отмечаются в Брагине и Славгороде, которые находятся в зонах радиоактивного загрязнения. В Брагине – 0,43 мкЗв/ч, в Славгороде – 0,18 мкЗв/ч. [4]
Для конкретной местности не существует «нормального фона» как постоянной характеристики. Его нельзя получить как результат небольшого числа измерений. В любом месте, даже для неосвоенных территорий, где не ступала нога человека, радиационный фон изменяется от точки к точке, а также в каждой конкретной точке со временем. Эти колебания фона могут быть весьма значительными. В обжитых местах дополнительно накладываются факторы деятельности предприятий, работы транспорта и т.д. Например, на аэродромах, благодаря высококачественному бетонному покрытию с гранитным щебнем, фон, как правило, выше, чем на прилегающей местности. Измерения радиационного фона в Минске позволяют указать типичные значение фона на улице (открытой местности) – 0,08–0,12 мкЗв/час, в помещении – 0,15–0,2 мкЗв/час. [3]
Поможет ли дозиметр подстраховаться?
Многие пользуются бытовыми дозиметрами, чтобы определить, где не стоит собирать грибы, или чтобы иметь независимые данные в случае чрезвычайной ситуации. Однако бытовые дозиметры могут давать неверные данные, ведь достоверность измерения зависит от качества прибора, а бытовые дозиметры часто грешат как раз невысоким качеством.
Важно помнить, что дозиметр измеряет мощность дозы ионизирующего излучения непосредственно в том месте, где он находится – в руках человека, на грунте и т.д. Почти бесполезно пытаться измерять радиоактивность продуктов питания или стройматериалов с помощью бытового дозиметра. Для них нужно измерять не мощность дозы, а содержание радионуклидов, а дозиметр принципиально не позволяет измерять этот параметр. [2]
В разговорной речи дозиметром также называют радиометр – прибор для измерения активности радионуклида в источнике или образце (в объёме жидкости, газа, аэрозоля, на загрязненных поверхностях).
Источники информации, использованные в материале:
Брошюра «Что необходимо знать каждому о радиации»;
1. Раздел «Часто задаваемые вопросы» сайта Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь;
2. Статья Википедии «Изотопы америция»;
3. Раздел «Радиационная обстановка в Беларуси на сегодня» сайта Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь;
4. Методические рекомендации по обеспечению радиационной безопасности» «Заполнение форм федерального государственного статистическогонаблюдения № 2-ДОЗ» от 16.02.2007 N 0100/1659-07-26;
6. Закон Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения» от 5 января 1998 года № 122-З;
7. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000).
